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調節閥試驗時調節閥泄漏量的確定
2013-11-20 10:14:55

    現代大型化工裝置建設中都要用到調節閥,在調節閥安裝之前,施工單位必須對其進行單體試驗,其中泄漏量試驗越來越被建設方看重。那么試驗中每1臺調節閥的泄漏量是如何確定的呢?下面將結合氣動調節閥標準GB/T4213-2008舉例說明調節閥泄漏量的計算。

    1 計算公式

    泄漏量試驗的試驗程序有2種:采用試驗程序1,試驗介質壓力應為0.35MPa,當閥的允許壓差小于0.35MPa時,用設計規定的允許壓差;采用試驗程序2,試驗介質壓力應為閥的最大工作壓差。2種試驗程序所用的介質均為清潔氣體(空氣和氮氣)或水。不同等級閥門泄漏量的計算公式見表1和表2。     

表1 不同等級閥門泄漏量計算公式

不同等級閥門泄漏量計算公式


注:①△p為閥的允許壓差,kPa;D為閥座直徑,mm。

②對于可壓縮流體,閥額定容量為體積流量時,是指在絕對壓力101.325kPa和絕對溫度273K的標準狀態下的測定值。

表2 VI級閥門泄漏量表

 VI級閥門泄漏量表

注:①每分鐘氣泡數是在外徑6mm、壁厚lmm的管子垂直浸入水下5~10mm深度的條件下測量所得,所用管子的管端表面應光滑并無倒角和毛刺。

    ②如果閥座直徑與表2所列值之一相差2mm以上,則泄漏率系數可在假設泄漏率系數與閥座直徑的平方成正比的情況下通過內推法取得。

     以上公式可以看出,除VI級閥門外,其他等級調節閥的泄漏量均與閥的額定容量有關。以下給出了新修訂的GB/T4213《氣動調節閥》標準中所引入的閥額定容量計算公式。新標準中閥額定容量計算公式與修訂前的有兩點不同:一是應用條件判別式不同;二是閥的額定容量計算公式不同。

    (1)介質為液體

    當△p<F21(p1-FFpv),閥額定容量Q1= 閥額定容量   

    當△p≥F21(p1-FFpv),閥額定容量Q=0.1F1KV〔(p1-FFpv)/(p/p0)〕1/2

    (2)介質為氣體

    當X<FY·XT時,閥額定容量Qg=0.28(X)1/2Yp1KV     

    當X≥FY·XT時,閥額定容量Qg=0.19(XT)1/2p1KV

    式中Q1———液體流量,m3/h;

    Qg———標準狀態下的氣體流量,m3/h;

    KV———額定流量系數;

    Fl———無附接管件控制閥的液體壓力恢復系數,無量綱(Fl值在GB/T17213.2中可查到典型值);

    FF———液體臨界壓力比系數(規定溫度范圍內水的FF=0.96),無量綱;

    pv———入口溫度下液體、蒸汽的絕對壓力,(規定溫度范圍內水的Pv =2.34kPa),kPa;

    X———壓差與入口絕對壓力之比(△p/p1),無量綱;

    Y———膨脹系數,Y=1-X/(3XT),(當X>FY·XT時,Y取值0.667),無量綱;

    FY———比熱比系數(規定溫度范圍內空氣的FY=1),無量綱;

    XT———阻塞流條件下無附接管件控制閥的壓差比系數,無量綱;

    p1———閥前絕對壓力,kPa;

    p2———閥后絕對壓力,kPa;

    △p———閥前后的壓差,kPa;

    t———試驗介質溫度,取20℃;

    ρ/ρ0———相對密度(規定溫度范圍內水的ρ/ρ0=1)。

    2 計算步驟

    下面舉例詳細說明如何使用應用條件判別式和閥額定容量計算公式正確計算試驗條件下的閥額定容量。

    2.1 試驗條件

    溫度:(20±2)℃;

    相對濕度:60%~70%;

    大氣壓力:100kPa;

    試驗介質:5~40℃的清潔水或空氣。

    2.2 根據條件判別式進行相應計算

    設定試驗對象為單座閥,PN16(1.6MPa),DN=50mm,KV=40,查表得XT=0.72,Fl=0.9,試驗介質流向為流開,試驗時,閥后為排空(通大氣)。分別采用試驗程序1和試驗程序2進行計算。

    (1)當采用試驗程序1,用水作試驗介質,閥前絕對壓力p1=450kPa,取試驗壓差Δp=350kPa時

    條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(450-0.96×2.34)=362.6kPa

    由于Δp=350<362.6kPa,為非阻塞流狀況,按公式Ql=0.1KV〔Δp/(ρ/ρ0)〕1/2計算得

    Ql=0.1×40×(350/1)1/2=75m3/h

    (2)當采用試驗程序2,用水作試驗介質,閥前絕對壓力p1=1100kPa,取試驗壓差Δp=1000kPa(用戶確定的最大工作壓差)時

    條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(1100-0.96×2.34)=889.2kPa

    由于Δp=1000>889.2kPa,為阻塞流狀況,按公式Ql=0.1FlKV〔(p1-FFpv)/(ρ/ρ0)〕1/2計算得

    Ql=0.1×0.9×40×[(1100-0.96×2.34)/1]1/2=119m3/h

    (3)當采用試驗程序1,用空氣作試驗介質,閥前絕對壓力p1=450kPa,取試驗壓差Δp=350kPa時

    條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72;

    X=Δp/p1=350/450=0.78

    X=0.78>0.72,為阻塞流狀況,流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計算得

    Qg=0.19×(0.72)1/2×450×40=2901m3/h

    (4)當采用試驗程序2,用空氣作試驗介質,閥前絕對壓力p1=1100kPa,取試驗壓差Δp=1000kPa時

    條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72

    X=Δp/p1=1000/1100=0.91

    X=0.91>0.72,也為阻塞流狀況,流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計算得

    Qg=0.19×(0.72)1/2×1100×40=7094m3/h

    2.3 根據閥額定容量確定調節閥的泄漏量

    不同介質用以上不同試驗程序計算出閥額定容量后,對應所選定的泄漏量等級即可確定調節閥在確定試驗條件下的泄漏量。

    以選定的泄漏量等級為Ⅳ級(10-4×閥額定容量)為例。

    (1)試驗介質為水

    上述試驗程序1時的泄漏量值為0.0075m3/h(125mL/min);上述試驗程序2時的泄漏量值為0.0119m3/h(198mL/min)。

    (2)試驗介質為空氣

    上述試驗程序1時的泄漏量值為0.2901m3/h(4835mL/min);上述試驗程序2時的泄漏量值為0.7094m3/h(11820mL/min)。

    通過以上計算我們可以知道,1個調節閥在不同試驗條件下其泄漏量是不同的,我們在試驗時通過量杯收集泄漏的水或排水集氣收集泄漏的氣體量,并將其同計算的量進行比較,就可以確定1個閥門的泄漏量是否符合規范了。

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